变质细化自生稀土化合物增强铝基复合材料的研究

论文摘要

9ZL108合金是发动机活塞的常用合金,因其密度小、热膨胀系数低、耐磨性好而展现出良好的应用前景。铝活塞是发动机的心脏,其质量的好坏直接影响到发动机的性能。以往采用ZL108合金铸造铝活塞,虽然这种合金具有优良的铸造性能和机械加工性能好等优点,但随着发动机不断向高温、高压方向发展,对活塞的性能提出了更高的要求。因此有必要深入研究如何提高铝活塞的力学性能尤其是高温性能。稀土元素对共晶硅有较强的细化作用,且变质具有长效性,能显著提高合金的力学性能。稀土变质处理的Al-Si合金活塞不仅有良好的室温性能,还能提高合金的高温强度。对铝稀土中间合金进行快速凝固处理,把铝稀土中间合金快淬成非晶、纳米晶或微晶再加入工作合金中进行变质提高合金的高温性能。本文采用快速凝固Al-Re（Ce,La）中间合金对ZL108合金进行了变质处理,然后对变质后的ZL108合金试样进行了显微组织观察和性能检测,并与加入普通块状Al-Re合金变质的ZL108合金进行了对比。结果表明,与加入块状的Al-La变质剂相比,加入快速凝固Al-La变质处理的ZL108合金,组织中的共晶硅得到了更好的细化,综合力学性能得到了更大的提高。因此快速凝固Al-La合金变质处理可更好的提高ZL108合金的综合力学性能。运用扫描电镜、能谱分析、力学性能测试等手段研究了稀土元素在ZL108铝合金中的作用,结果表明稀土元素的加入不但明显降低了ZL108铝合金铸件的孔隙率,还对第二相存在变质作用,使第二相粒子由原来的骨骼状变为细条状。用快速凝固Al-Ti-B、Cu-P和Al-La中间合金对新型耐热铝合金进行了变质处理,然后对变质后的新型耐热铝合金试样进行了显微组织观察和性能检测。与加入传统块状Al-Ti-B、Cu-P和Al-La合金复合变质剂的铝合金相比,加入新变质剂变质处理的铝合金组织得到了更好的细化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 研究背景及意义
• §1-2 快速凝固制备高强度高耐磨的原位自生铝基复合材料
• §1-3 原位自生铝基复合材料的制备方法
• §1-4 本课题的主要研究内容
• §1-5 初步确定的研究方案
• §1-6 课题难点的难点和关键
• 第二章 实验材料、设备与方法
• §2-1 实验材料
• §2-2 试验设备及方法
• §2-3 性能测试及组织分析
• §2-4 显微组织观察
• 第三章 快速凝固 Al-Ce 对 ZL108 合金组织和性能的影响
• §3-1 稀土对铸件的精炼作用
• §3-2 稀土对铸件的变质作用
• §3-3 快速凝固 Al-Ce 合金变质 ZL108 铝合金
• §3-4 快速凝固后薄带中间合金的TEM 观察
• §3-5 显微组织观察
• §3-6 拉伸断口形貌观察
• §3-7 Al-Ce 变质机理讨论
• §3-8 合金的力学性能
• §3-9 本章结论
• 第四章 快速凝固 Al-La 合金变质对 ZL108 组织和性能的影响
• §4-1 金相组织观察分析
• §4-2 铝合金显微组织
• §4-3 Al-La 变质机理
• §4-4 合金的T6 处理
• §4-5 合金的强化机理
• §4-6 拉伸断口形貌观察
• §4-7 铝合金的磨损性能
• §4-8 本章结论
• 第五章 新型高强耐热铝合金的研究
• §5-1 主要原材料及其准备
• §5-2 变质机理
• §5-3 铝合金的力学性能
• §5-4 拉伸形貌观察
• §5-5 本章结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果